CN1409292A - 液晶显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

提供一种液晶显示器。该显示器包括：用于输出图象信号的数据驱动器；用于连续输出扫描信号的门控驱动器；液晶板，包括用于根据扫描信号控制图象信号的开关元件；由图象信号和公用电极电压之间的电压差驱动的液晶电容器；和存储电容器，用于在开关元件被接通时累积图象信号的电荷，并在开关元件截止时将累积的图象信号施加于液晶电容器；失真检测器，用于检测施加于液晶电容器的公用电极电压并输出公用电极失真电压；和偏移电压发生器，用于根据公用电极失真电压输出偏移电压以增加存储电容器的充电速率。

Description

液晶显示装置及其驱动方法

                           技术领域

本发明涉及液晶显示装置及其驱动方法，更具体地说，本发明涉及具有减少交扰和失真的用于驱动液晶显示器的装置和方法。

                           背景技术

液晶显示器已经在很多领域中广泛地应用作为平板显示器。通常，液晶显示器具有带有电极的两个基片，和置于两个基片之间的液晶层。两个基片的每个利用密封剂密封，同时由隔层互相隔开。电压施加于电极上，以便液晶层中的液晶分子重新定向，由此控制通过液晶层传输的光的量。在基片之一上提供薄膜晶体管，以便控制传输到该电极上的信号。

都知道，液晶显示器的操作至少部分取决于施加于液晶的电场的建立和消除。交扰是来自由电场的建立和消除或者传输信号产生的信号或噪声的干扰效应。

在液晶显示器，还可以从像素的充电和放电时产生交扰，这与数据线上的输入灰度电压和公用电极电压之间的差成正比。公用电极电压的失真可以妨碍像素降低所希望的灰度电压。

公用电极的失真通常是由液晶显示器中的数据线(水平分辨率×3)和上部液晶显示板中的公用电极之间的寄生电容引起的。更具体地说，在数据线上的灰度电压升高或降低并且公用电极电压耦合到该升高或降低电压上时通常发生失真。无控制的交扰或失真会有害地影响液晶显示器的图象质量。

图1示出了具有交扰的信号的波形。参见图1，像素充电状态与由灰度电压电平和公用电极电压电平之间的差值相关的面积成正比例确定，与区域B相比，区域A具有较大的灰度电压波形幅度。区域A和B中的这个差值引起充电速率的变化，如在中间灰度电压中。因而，需要具有抗交扰功能的液晶显示器，由此确保液晶显示器的像素的恒定充电速率。

                           发明内容

提供一种液晶显示器，其包括：用于输出图象信号的数据驱动器；用于连续输出扫描信号的门控(gate)驱动器；包括用于显示图象的多个像素的液晶显示板，该多个像素具有用于根据扫描信号控制图象信号的开关元件；一液晶电容器，由在其一端接收的图象信号和在其另一端接收的公用电极电压之间的电压差驱动的液晶电容器；和一存储电容器，在开关元件被接通时用于累积在其一端接收的图象信号的电荷，并在开关元件截止时将累积的图象信号经过所述一端施加给液晶电容器；失真检测器，用于检测施加于液晶电容器的另一端的公用电极电压并输出公用电极失真电压；和偏移电压发生器，用于根据公用电极失真电压输出偏移电压以改变该存储电容器的充电速率。

根据本发明的实施例，失真检测器包括用于检测公用电极电压和输出公用电极失真电压的检测电阻器。该失真检测器检测检测电阻器的两端之间的电位差。该失真检测器检测施加公用电极电压的液晶板的内部电阻器两端之间的电位差并输出公用电极失真电压。偏移电压发生器在其非反相端接收公用电极电压，在其反相端接收公用电极失真电压，并在其输出端输出偏移电压。

根据本发明的实施例，偏移电压发生器包括：OP放大器，在其非反相端接收公用电极电压和在其反相端接收公用电极失真电压，并在其输出端输出一输出电压到DC分量清除器；和DC分量清除器，用于除去输出电压的DC分量和输出AC偏移电压。偏移电压相对于公用电极失真电压是反相的。偏移电压是以液晶电容器与存储电容器的容量比产生的。用于输出偏移电压的偏移电压发生器根据公用电极失真电压提高存储电容器的充电速率。

提供用于驱动液晶显示器的装置，该液晶显示器包括：液晶显示板，具有形成在门控(gate)线和数据线附近的区域中的开关元件并连接到门控线和数据线上；液晶电容器，用于给开关元件提供电流以便根据与公用电极电压和数据线的电压之间的差成正比的像素电压控制图象信号；和存储电容器，在开关元件接通时累积数据电压并在开关元件关断时将累积的数据电压施加于液晶电容器。该装置包括：失真检测器，用于检测施加于液晶电容器的公用电极电压的失真和输出公用电极失真电压到偏移电压发生器；和偏移电压发生器，用于根据公用电极失真电压提高存储电容器的充电速率并输出用于过充电存储电容器的偏移电压。

还提供用于驱动液晶显示器的方法，该液晶显示器包括：连接到门控线和数据线的开关元件，液晶电容器，根据开关元件的接通操作根据与公用电极电压和数据电压之间的差成正比的像素电压使光通过；和存储电容器，其一端连接到液晶电容器的一端，用于在开关元件被接通时累积数据电压，在开关元件关断时将累积的数据电压施加于液晶电容器。该方法包括以下步骤：将数据电压施加于数据线；将扫描信号施加于门控线，用于经过液晶电容器和存储电容器的线端累积施加于数据线的数据电压；将公用电极电压施加于液晶电容器的另一端；检测公用电极电压和输出与公用电极电压的失真部分成正比的公用电极失真电压；产生用于偏移公用电极失真电压的失真的偏移电压；和将偏移电压施加于存储电容器的线端。

根据本发明的实施例，偏移电压相对于公用电极失真电压是反相的。偏移电压与液晶电容器和存储电容器的容量比成正比。

                            附图说明

通过参照附图详细介绍本发明的优选实施例将使本发明的上述目的和优点更明显，其中：

图1是具有交扰的信号的波形图；

图2表示根据本发明实施例的液晶显示器的方框图；

图3分别表示了根据本发明施加的一般公用电极电压和偏移电压的波形图；

图4是根据本发明的液晶显示器中的像素的等效电路；

图5A表示可用在图2的系统中的失真检测器；

图5B是可用在图2的系统中的另一失真检测器；

图6A表示图2中所示的偏移电压发生器；

图6B是根据本发明实施例的液晶显示器中的偏移电压发生器的等效电路；和

图7是图6B中所示的电路的模拟结果的波形图。

                         具体实施方式

通过下面参照附图对优选实施例的详细说明使本发明的特征和优点更明显，为简化说明和解释，相同的参考标记用于表示相同或等效的部件或部分。

图2表示根据本发明实施例的液晶显示器的方框图。图3分别示出了一般施加的公用电极电压和根据本发明实施例施加的偏移电压的波形图。

参见图2，根据本发明实施例的液晶显示器包括：驱动电压发生器100、失真检测器200、偏移电压发生器300、液晶显示板400、用于给液晶显示板400输送图象信号的数据驱动器、和用于连续输出扫描信号到液晶显示板400的门控驱动器。驱动电压发生器100输出公用电极电压V_com作为数据电压差的参考值到失真检测器200、偏移电压发生器300和液晶显示板400。失真检测器200从驱动电压发生器100接收公用电极电压V_com以检测公用电极电压的失真电平并给偏移电压发生器300发送公用电极失真电压V_comd。偏移电压发生器300从驱动电压发生器100接收公用电极电压V_com和从失真检测器200接收公用电极失真电压，并给液晶显示板400发送偏移电压V_cstd。包括矩阵格式的多个像素的液晶显示板400从驱动电压发生器100接收公用电极电压V_com和从偏移电压发生器300接收偏移电压V_cstd。公用电极失真电压V_comd施加于液晶显示板的公用电极线(未示出)，如图3(a)所示，偏移电压V_cstd被输出到公用电极线以补偿液晶电容器(图3中未示出)的不足充电速率，如图3(b)所示，由此减少交扰。

现在，将更详细介绍一般施加于液晶显示板400的公用电极电压V_com和根据本发明用于补偿公用电极电压V_com的失真而施加的偏移电压V_cstd。

图4表示根据本发明实施例施加于液晶显示板的像素的公用电极电压和偏移电压。液晶显示板400的示例像素形成在由门控线和数据线包围的区域中，并包括开关元件TFT、液晶电容器C_LC和存储电容器C_st。开关元件TFT连接到门控线和数据线。液晶电容器C_LC充电和放电与公用电极电压V_com和来自数据线的电压之间的差成正比的像素电压，以便接通/关断开关元件TFT，由此控制输出的光量。在开关元件TFT接通时，存储电容器C_st累积数据电压，并在开关元件截止时将该累积数据电压施加于液晶电容器C_LC，由此形成图象。

最好是公用电极电压V_com用做施加于液晶电容器C_LC的正数据电压和负数据电压的参考电压。实际上，公用电极电压V_com由于存在于数据线和液晶电容器C_LC之间的寄生电容器C_par而失真。寄生电容器C_par导致将公用电极失真电压V_comd施加于液晶电容器C_LC上。公用电极失真电压V_comd的存在减少了与在数据线的输入灰度电压和公用电极电压之间的差值成正比的像素充电速率，由此产生交扰。根据本发明的优选实施例，预置偏移电压V_estd施加于存储电容C_st上以补偿公用电极电压的失真电压V_comd。优选，存储电容器C_st被过充电以补偿由公用电极失真电压V_comd引起的液晶电容器C_LC的充电速率的不足。结果是，关于像素的两个电容器C_LC和C_st之间的充电速率差使液晶电容器C_LC的不足充电速率偏移。优选，施加于数据线并表示灰度的电压和得到的公用电极电压V_com的失真电平是异相(反相)的。该组合电压施加于存储电容器C_st。施加于存储电容器C_st的该组合失真电压与液晶电容器C_LC和存储电容器C_st的容量比有关。例如，当液晶电容器C_LC与存储电容器C_st的容量比为1∶1时，具有与公用电极失真电压V_comd相同电平并且与公用电极失真电压V_comd反相的偏移电压V_cstd施加于存储电容器C_st。当液晶电容器C_LC与存储电容器C_st的容量比为2∶1时，为公用电极失真电压V_comd的0.5并与公用电极失真电压V_comd反相的偏移电压V_cstd施加于存储电容器C_st。

现在将进一步详细介绍由此获得的本发明的效果。

假设在没有公用电极电压V_com的失真的理想状态，在一个像素中充电的电荷Q₀由等式1给出：

[等式1]

Q₀＝C_LC·(V_s-V_com)+C_st·(V_s-V_cst)

其中C_LC是液晶电容器的电容量，V_s是在一个小时(或一行小时)(or onehorizontal hour)期间施加于数据线的数据电压，V_com是没有失真的公用电极电压，C_st是存储电容器的电容量，V_cst是施加于存储电容器C_st的电压。

如果产生公用电极电压的失真，则在一个像素中累积的电荷Q₁由等式2给出：

[等式2]

Q₁＝C_LC·(V_s-V_comd)+C_st·(V_s-V_cst)

其中V_comd是在一个小时(或一个水平小时)期间的公用电极失真电压。

因而，可以在等式1和2根据计算出没有失真时该像素中的电荷Q₀和有失真时该像素中的电荷Q₁之间的差，并由等式3给出：

[等式3]

Q₀-Q₁＝C_LC·(V_comd-V_com)

如等式3所示，与充电速率的差成正比产生交扰。

然而，在偏移电压V_cstd施加于存储电容器C_st而代替根据本发明的公用电极失真电压V_cst时，在一个像素中累积的电荷Q₂由等式4给出：

[等式4]

Q₂＝C_LC·(V_s-V_comd)+C_st·(V_s-V_cstd)

其中 $V_{\mathrm{cstd}}=\frac{C_{\mathrm{LC}}}{C_{\mathrm{st}}}\·(V_{\mathrm{comd}}-V_{\mathrm{com}})+V_{\mathrm{cst}}$ 。因而，没有失真时该像素中的电荷Q₀与本发明的电荷Q₂之间的差由等式5给出：

[等式5]

Q₀-Q₂＝C_LC·(V_comd-V_com)+C_st·(V_cstd-V_cst)＝0

如等式5所示，净电荷为零。有利地，在公用电极电压中产生的交扰被偏移，并且在液晶电容器C_st中没有看到失真。

图5A和5B表示根据本发明优选实施例的失真检测器的例子。

参见图2和5A，在由驱动电压发生器100产生的公用电极电压V_com施加于液晶显示板400之前，提供限定检测电阻器R_D以检测在检测电阻器R_D两端之间的电位差的公用电极电压V_com的失真电平。该限定检测电阻器R_D输出公用电极失真电压V_comd到偏移电压发生器300。

参见图2和5B，在由驱动电压发生器100产生的公用电极电压V_com施加于液晶显示板400之后，提供限定检测电阻器R_D作为液晶显示板400的内部电阻器，以便检测在检测电阻器R_D两端之间的电位差的公用电极电压V_com的失真电平。并且限定检测电阻器R_D输出公用电极失真电压V_comd到偏移电压发生器300。

图6A表示根据本发明实施例的偏移电压发生器300，包括由电源电压AV_DD驱动的第一OP放大器OP₁，第一、第二和第三电阻器R₁、R₂和R₃，和第一电容器C₁。第一OP放大器OP1优选具有连接到公用电极电压V_com的非反相输入端及连接到第一电阻器R₁和与第一电阻器R₁并联连接的第二电阻器R₂的反相输入端。第一电阻器R₁用做连接到第一OP放大器OP₁的输出端的反馈电阻器。第二电阻器R₂连接到公用电极失真电压V_comd。

在工作中，公用电极失真电压V_comd经过第二电阻器R₂加到第一OP放大器OP₁的反相输入端，并在第一OP放大器OP₁的输出端输出一输出电压V_out。输出电压V_out的DC分量经过第一电容器C₁被除去，只传输输出电压V_out的AC分量，因而偏移电压V_cstd输出到存储电容器C_st的另一端(在图4中)。

接着，将借助下列等式介绍图6A中所示偏移电压发生器的操作。

示于图6A中的第一OP放大器OP1的特性将由等式6确定：

[等式6] $V_{\mathrm{out}}=-\left(\frac{R_1}{R_2}\right)\·V_{\mathrm{comd}}+(1+\frac{R_1}{R_2})\·V_{\mathrm{com}}$

包括AC和DC分量的公用电极失真电压V_comd可以由等式7给出：

[等式7]

V_comd＝V_comd(AC)+V_comd(DC)＝V_comd(AC)+V_com

因而，可以根据等式7重新写出等式6并按照等式8给出第一OP放大器OP1的输出电压Vout：

[等式8] $V_{\mathrm{out}}=-\left(\frac{R_1}{R_2}\right)[V_{\mathrm{comd}}\left(\mathrm{AC}\right)+V_{\mathrm{com}}]+(1+\frac{R_1}{R_2})V_{\mathrm{com}}=-\left(\frac{R_1}{R_2}\right)V_{\mathrm{comd}}\left(\mathrm{AC}\right)+V_{\mathrm{com}}$

其中 $-_{\′\′}\left(\frac{R_1}{R_2}\right)\·V_{\mathrm{comd}}{\left(\mathrm{AC}\right)}^{\′\′}$ 是AC分量，“V_com”是DC分量。但是，由于输出电压V_out通过第一电容器C₁，因此只有AC分量即 $-_{\′\′}\left(\frac{R_1}{R_2}\right)\·V_{\mathrm{comd}}{\left(\mathrm{AC}\right)}^{\′\′}$ 被传输到电平移位电路(到第一电容器C₁)，作为由第一电容器C₁和第三电阻器R₃产生的存储电容器的充电电压V_cst。本领域技术人员确实可以理解：在给存储电容器C_st施加具有与公用电极电压V_com相同的电平的存储电容器的充电电压V_cst时(在图4中)，输出电压V_out可以在没有过滤出DC分量的情况下直接施加于存储电容器C_st的另一端。

图6A的等效电路示于图6B中。参见图6B，液晶显示板400中的数据电压V_src是施加于数据线的数据驱动器(在图2中)的输出电压(在图4中)，并且它经过寄生电容器C_com被耦合到公用电极电压V_com。这就引起了作为DC分量的公用电极电压V_com的失真，作为公用电极失真电压V_comd。公用电极失真电压V_comd被反相并以预定比R₁/R₂被放大，并且只有失真的AC分量经过第一电容器C₁传输给存储电容器的充电电压V_cst。第一电容器C₁的作用与图6A中的相同。通过这种方式，公用电极失真电压V_cst根据存储电容器的充电电压V_cst被加到偏移电压V_cstd上，产生交扰补偿电压。

图7是表示在第一电阻器R₁等于第二电阻器R₂的情况下图6B的电路的模拟结果的波形图。就是说，假设液晶电容器C_LC的电容量(在图4中)等于存储电容器C_st的电容量(在图4中)。

参见图6B和7，被耦合到施加于数据线(在图4中)的数据电压V_src的波形的公用电极电压V_com失真，并且产生与公用电极失真电压V_comd的AC分量反相的偏移电压V_cstd波形，该偏移电压V_cstd施加于存储电容器C_st。

如果液晶电容器C_LC的电容量设定为不同于存储电容器C_st的电容量，则通过设定第一电阻器R₁与第二电阻器R₂的比作为液晶电容器C_LC与存储电容器C_st的电容量比，可以形成最佳补偿波形。

如上所述，本发明能够保证即使具有施加于液晶电容器的公用电极电压的不同失真电平的像素电压的恒定充电速率。特别是，本发明过充电存储电容器以补偿由公用电极电压的失真引起的液晶电容器的不足充电速率。优选，液晶电容器和存储电容器之间的充电速率差补偿了像素中的液晶电容器的充电速率的不足。因而，尽管公用电极电压的失真电平变化，也可以保持像素电压的恒定充电速率，由此防止交扰。

前面已经结合目前被认为是最实际和最佳的实施例介绍了本发明，应该理解本发明不限于所公开的实施例，而是意在覆盖在所附权利要求书的构思和范围内的修改和等效配置。

Claims (18)

1.一种液晶显示器，包括：

用于输出图象信号的数据驱动器；

用于连续输出扫描信号的门控驱动器；

液晶显示板，包括用于显示图象的多个像素，该多个像素具有用于根据扫描信号控制图象信号的开关元件；由在其一端接收的图象信号和在其另一端接收的公用电极电压之间的电压差驱动的液晶电容器；和存储电容器，用于在开关元件被接通时累积在其一端接收的图象信号的电荷，并在开关元件截止时经过其一端将累积的图象信号施加于液晶电容器；

失真检测器，用于检测施加于液晶电容器的另一端的公用电极电压并输出公用电极失真电压；和

偏移电压发生器，用于根据公用电极失真电压输出偏移电压以改变存储电容器的充电速率。

2.根据权利要求1的液晶显示器，其中失真检测器包括用于检测公用电极电压并输出公用电极失真电压的检测电阻器。

3.根据权利要求2的液晶显示器，其中失真检测器检测检测电阻器两端之间的电位差。

4.根据权利要求1的液晶显示器，其中失真检测器检测施加公用电极电压的液晶显示板的内部电阻器的两端之间的电位差并输出公用电极失真电压。

5.根据权利要求1的液晶显示器，其中偏移电压发生器在其非反相端接收公用电极电压，和在其反相端接收公用电极失真电压，并在其输出端输出偏移电压。

6.根据权利要求1的液晶显示器，其中偏移电压发生器包括：

OP放大器，用于在其非反相端接收公用电极电压，在其反相端接收公用电极失真电压，并在其输出端输出一输出电压到DC分量清除器；和

用于除去输出电压的DC分量和输出AC偏移电压的DC分量清除器。

7.根据权利要求1的液晶显示器，其中偏移电压与公用电极失真电压反相。

8.根据权利要求1的液晶显示器，其中偏移电压是以液晶电容器与存储电容器的电容量比产生的。

9.根据权利要求1的液晶显示器，其中用于输出偏移电压的偏移电压发生器根据公用电极失真电压增加了存储电容器的充电速率。

10.一种用于驱动液晶显示器的装置，该液晶显示器包括液晶显示板，其具有形成在门控线和数据线附近区域中并连接到门控线和数据线的开关元件，用于给开关元件提供电流以根据与公用电极电压和数据线的电压之间的电位差成正比的像素电压控制图象信号的液晶电容器，和用于在开关元件接通时累积数据电压和在开关元件截止时将累积的数据电压施加于液晶电容器的存储电容器，该装置包括：

失真检测器，用于检测施加于液晶电容器的公用电极电压的失真并输出公用电极失真电压到偏移电压发生器；和

偏移电压发生器，用于根据公用电极失真电压增加存储电容器的充电速率并输出用于过充电存储电容器的偏移电压。

11.根据权利要求10的装置，其中失真检测器包括用于检测公用电极电压和输出公用电极失真电压的检测电阻器。

12.根据权利要求10的装置，其中失真检测器包括在液晶显示板中的检测电阻器。

13.根据权利要求10的装置，其中偏移电压发生器在其非反相端接收公用电极电压，和在其反相端接收公用电极失真电压，并在其输出端输出偏移电压。

14.根据权利要求10的装置，其中偏移电压发生器包括：

OP放大器，用于在其非反相端接收公用电极电压，在其反相端接收公用电极失真电压，并在其输出端输出一输出电压；和

用于除去输出电压的DC分量和输出AC偏移电压的DC分量清除器。

15.根据权利要求10的装置，其中偏移电压是与公用电极失真电压反相的。

16.一种用于驱动液晶显示器的方法，该液晶显示器包括连接到门控线和数据线的开关元件，根据开关元件的接通操作根据与公用电极电压和数据电压之间的差成正比的像素电压使光通过的液晶电容器.和其一端连接液晶电容器的一端并用于在开关元件接通时累积数据电压和在开关元件截止时将累积的数据电压施加于液晶电容器的存储电容器，该方法包括以下步骤：

将数据电压施加于数据线；

将扫描信号施加于门控线，用于累积经过液晶电容器和存储电容器的线端施加于数据线的数据电压；

将公用电极电压施加于液晶电容器的另一端；

检测公用电极电压并输出与公用电极电压的失真部分成正比的公用电极失真电压；

产生用于偏移公用电极失真电压的失真的偏移电压；和

将偏移电压施加于存储电容器的线端。

17.根据权利要求16的方法，其中偏移电压是与公用电极失真电压反相的。

18.根据权利要求16的方法，其中偏移电压与液晶电容器和存储电容器的电容量比成正比。

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